Datum: 22.05.2018

Tajemství fotosyntézy konečně odhaleno

Rostliny a další zelené organizmy umí ukládat sluneční energii. Procesu se říká fotosyntéza a je poměrně dobře znám. Jakým způsobem ale energie přesně putuje odhalila až nyní spolupráce švédských a českých vědců. Zároveň tím zmizela jedna téměř destetiletí přetrvávající záhada.

  Rostliny jsou vlastně takové malé sluneční elektrárny. Ovšem s tím rozdílem, že rostliny zachycenou sluneční energii ukládají do různých molekul pro pozdější využití. K zachycování energie slouží tzv. světlosběrné komplexy - bílkoviny s převahou zeleného barviva (chlorofylu), díky čemuž mají mimochodem rostliny svoji zelenou barvu. Vědělo se, že zachycenou energii molekuly chlorofylu vzájemně předávají až do reakčního centra, odkud je pak pomocí dalších molekul “odvážena” až na místo jejího použití, například k výrobě cukrů.

  Jakým způsobem je to ale přesně zařízeno se dosud nevědělo. “S příchodem laserů začalo být možné studovat tyto procesy do detailů. Ukázalo se, že předávání energie v chlorofylech je zvláštní. Místo, aby zachycená energie spořádaně skákala z jedné molekuly chlorofylu na druhou, vypadalo to, že teče jako vlna přes všechny chlorofyly naráz”, nastiňuje historii záhady David Bína z Ústavu molekulární biologie rostlin, Biologického centra AV ČR. “To by se nemělo dít v prostředí biologických molekul a naznačovalo to, že na biologických systémech může být něco opravdu divného, čemu ještě nerozumíme. To pochopitelně přineslo dost vzrušení do vědecké komunity, zejména do kvantové biologie”, dodává Bína.

  Záhadu rozřešili po téměř 10 letech až vědci z univerzity ve švédském Lundu, ve spolupráci s českými vědci Karlem Žídkem (Ústav fyziky plazmatu AV ČR) a Davidem Bínou (Biologické centrum AV ČR, Ústav molekulární biologie rostlin, Oddělení fotosyntézy). Právě jeho zkušenosti a zázemí laboratoře Biologického centra umožnily přípravu vzorku ke zkoumání v dostatečné kvalitě a množství. Ten pak pomocí ultrarychlé laserové spektroskopie studovali Karel Žídek a kolegové. Výsledkem bylo odhalení, že signál, který ukazoval na podivnost chování světlosběrných komplexů, byl způsoben vibracemi molekul chlorofylu. “Takže se ukazuje, že ty divné věci se – možná bohužel – nedějí. A to na vzorku, kde to všechno před zhruba deseti lety začalo”, komentuje Bína. Podle něj zároveň data naznačují, že to může být právě vliv vibrací, který přispívá k vysoké účinnosti přenosu energie ve světlosběrných komplexech. “K tomu, abychom pozorované jevy správně vysvětlili, byl třeba nástroj, který rozliší pohyb elektronů od pohybu jader, a ten teď máme”, dodává.

 

 

Výzkum z pohledu druhého zúčastněného českého vědce si lze přečíst v denníku BLESK.

Zdroj: Identification and characterization of diverse coherences in the Fenna–Matthews–Olson complex (2018) Erling Thyrhaug, Roel Tempelaar, Marcelo J. P. Alcocer, Karel Žídek, David Bína, Jasper Knoester, Thomas L. C. Jansen & Donatas Zigmantas. Nature Chemistry. DOI: 10.1038/s41557-018-0060-5

 

Zpět

 

KONTAKT

Biologické centrum AV ČR, v.v.i.
Ústav molekulární biologie rostlin
Branišovská 1160/31
370 05 České Budějovice

NAJÍT PRACOVNÍKA